MBR對屠宰廢水進(jìn)行中水回用的工程應(yīng)用
引言
在水的社會循環(huán)中，污水的再生與回用是關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。將大部分的廢水經(jīng)過再生處理后回用，一方面可以緩解水資源短缺的局面，高效地利用有限的淡水資源，同時又減少了排放至自然水體的污染物總量，具有多方面的功效[1,2]。中水之說起源于日本，主要是指城市污水或生活污水經(jīng)處理后達(dá)到一定水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，可在一定范圍內(nèi)重復(fù)使用的非飲用水。其水質(zhì)介于自來水（上水）與排入管道內(nèi)污水（下水）之間，亦故名為中水[3]。將其處理到非飲用水的標(biāo)準(zhǔn)，主要用于不與人體直接接觸的用水，如便器的沖洗，地面、汽車清洗，綠化澆灑，以及消防等[4]。
膜生物反應(yīng)器MBR ( Membrane Bioreactor，MBR ) 是由膜分離和生物處理組合而成的一種新型、高效的污水處理技術(shù)[5]。它既保留傳統(tǒng)二級生物處理工藝中的生物反應(yīng)器部分，又用膜組件代替二沉池、砂濾、消毒單元，從而可以簡化流程，提高固液分離效果，改善出水水質(zhì)用膜取代傳統(tǒng)工藝中的二沉池，使得活性污泥法中體積大于膜的截留分子量的絮體全部被截留[6,7]。
近兩年來，膜生物反應(yīng)器MBR ( Membrane Bioreactor，MBR ) 在國內(nèi)已進(jìn)入了實用化階段[8]。它是一種由膜分離單元與生物處理單元相結(jié)合的新型水處理技術(shù)，與傳統(tǒng)的生物處理技術(shù)相比，它具有出水水質(zhì)好、設(shè)備占地面積小、活性污泥濃度高、剩余污泥產(chǎn)量低，便于自動控制，出水可以直接回用等優(yōu)點而受到廣泛關(guān)注，并成為我國中水回用的首選方案[9]。國外已將該技術(shù)成功地應(yīng)用于污水回用和糞便污水及垃圾滲濾液的處理中，我國還整體處于研究和應(yīng)用起步階段[10,11]。本文將介紹MBR工藝在對屠宰廢水進(jìn)行中水回用的工程應(yīng)用。
1.工程概況
某肉聯(lián)廠原具有日處理能力為800m3的污水處理站一座，其主體工藝采用酸化加兩段SBR法，處理后出水水質(zhì)較好。為了高效地利用有限的淡水資源，緩解水資源短缺的局面，同時減少排放至自然水體的污染物總量，將大部分的廢水經(jīng)過再生處理后回用，該廠決定將原有的工藝進(jìn)行改造，建造一座處理能力為每日100 m3的中水回用站。
由于膜生物反應(yīng)器技術(shù)具有許多其它生物處理工藝無法比擬的明顯優(yōu)勢：工藝流程短、占地面積小、工藝設(shè)備集中、小型化系統(tǒng)放置場所不受限制[12]，輕巧、小型的裝置中生物處理機(jī)能和膜分離機(jī)能實現(xiàn)一體化，省去了二級沉淀池，占地面積約為其他生物處理法的一半[13]；膜的高效截流作用，使微生物完全截流在反應(yīng)器內(nèi)，實現(xiàn)了反應(yīng)器水力停留時間和污泥齡的完全分離，使運行控制更加靈活穩(wěn)定；反應(yīng)器內(nèi)的微生物濃度高，傳氧效率高，節(jié)省能耗，耐沖擊負(fù)荷，處理裝置容積負(fù)荷大，減少占地[14,15]；反應(yīng)器在高容積負(fù)荷、低污泥負(fù)荷、長污泥齡下運行，剩余活性污泥量少，比常規(guī)活性污泥法少50％～80％，可以大大減少污泥處置費用；系統(tǒng)采用PLC控制，可以實現(xiàn)全程自動化控制[16]。因此，決定采用MBR工藝對該廠的屠宰廢水進(jìn)行中水回用。
2.工藝的確定及流程的說明
2.1處理工藝的確定
該廠中水回用的進(jìn)水為原污水處理站的出水，而污水處理站的出水是在SBR池內(nèi)，通過撇水器排到自然水體中，為了節(jié)省大量的資金和用地，將原有的SBR池進(jìn)行局部改造，在池內(nèi)增加支架組件，將膜組件安裝在SBR池內(nèi)，出水用自吸泵吸入清水箱，供全廠回用。
2.2流程的說明
因污水處理站外排水為間斷性排水，為保持后續(xù)處理的連續(xù)性，要建一個儲水池，儲水池水經(jīng)水泵提升進(jìn)入曝氣生物濾池，在此進(jìn)行進(jìn)一步的生物處理，曝氣生物濾池出水進(jìn)入高效精密過濾設(shè)備，濾后水進(jìn)入清水池儲存待用。其工藝流程圖如圖1所示：
圖 1 中水回用工藝流程簡圖
Fig 1 diagram of the water reuse process
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3.主要設(shè)備及構(gòu)筑物說明
3.1儲水池
采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，池體有效容積40 m3，外型尺寸為：9m×3m×3m。池內(nèi)設(shè)有兩臺潛水泵。
3.2生物接觸氧化池
鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)裝填料，與調(diào)節(jié)池合建。
3.3膜生物反應(yīng)器
鋼結(jié)構(gòu)膜組件支架（含集水管） 1個，其結(jié)構(gòu)尺寸：W×L×H =0.8m×4.5m×2.3 m， 膜組件（含曝氣管、集水管） 4套，空氣來自原有鼓風(fēng)機(jī)。
3.4清水池
有效水深：2.0m；有效容積：8.0 m3 ；結(jié)構(gòu)尺寸：W×L×H = 2.0m×2.0m×2.5 m池體為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，池內(nèi)安裝兩臺清水泵，一備一用。
3.5設(shè)備間
建在生物接觸氧化池膜和生物反應(yīng)器池之上，建筑面積30m2。主要作為控制室。根據(jù)工藝要求，運行控制室內(nèi)需安裝如下設(shè)備：自吸引水泵1臺（格蘭富）；電氣控制柜 1臺；電磁閥、轉(zhuǎn)子流量計、液位計等控制儀表若干。
4.水質(zhì)水量的確定
該廠中水回用的進(jìn)水水質(zhì)與原污水處理站的出水水質(zhì)相同，回用水水源取自肉聯(lián)廠原有污水處理站的二級處理出水，由于回用水主要用于綠化、沖洗廁所、洗車沖洗地面等雜用水，根據(jù)城市雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（試行）要求,確定其日平均污水流量：100m3/d ， 平均小時流量：4.2m3/h；其進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)如表1所示:
表1 進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)
Table 1 access to water indicators
| CODcr | BOD5 | SS | pH值 | 溶解氧 | |
| 進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo) | 80mg/l | 30mg/l | 80mg/l | —— | —— |
| 出水水質(zhì)指標(biāo) | ≤50mg/l | ≤15mg/l | ≤15mg/l | 6.5-9.0 | ≥1.0mg/l |
5、操作說明
5.1關(guān)于電控條件：
MBR空氣供給與SBR聯(lián)動，SBR處于沉淀期和排水期時，MBR停止曝氣。MBR出水由時間繼電器和電磁閥控制，正常情況下，15分鐘為1個周期，出水12分鐘，停止出水3分鐘。出水量由流量計控制。清水池內(nèi)設(shè)液位計一套，在最高液位時停止MBR出水。以上控制在正常情況下為全自動運行，但電磁閥和自吸泵都考慮手動操作。
5.2關(guān)于調(diào)試步驟：
a.通水試驗：設(shè)備安裝完后，SBR池內(nèi)水位恢復(fù)正常，開啟MBR出水系統(tǒng)，檢查連接管道有無滲漏，水泵、電磁閥、自控系統(tǒng)工作是否正常。
b.調(diào)試階段：測定SBR池混合液污泥濃度，根據(jù)MBR工作要求，MLSS應(yīng)該在3000mg/L以上。手動開啟MBR出水系統(tǒng)，調(diào)整出水流量，測定MBR出水水質(zhì)，確定最佳操作參數(shù)。
c.正常運行：調(diào)試結(jié)束后，可開始全自動連續(xù)運行，隨時檢查并調(diào)整出水流量。每天監(jiān)測COD，pH，水溫等常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)。
5.3關(guān)于膜生物反應(yīng)器的操作說明
FP-AI型簾式中空纖維膜片由天津膜天膜工程技術(shù)有限公司制造，微孔孔徑0.2μm，外形尺寸：W×H＝530mm×1010 mm，中空纖維內(nèi)徑0.65mm，中空纖維外徑1.0mm，膜面積12.5m2，設(shè)計產(chǎn)水量187.5L/p.h。曝氣強(qiáng)度：氣：水＝20:1~30:1。MBR裝置曝氣量為40 m3/h ~60m3/h。采用定量出水方式延續(xù)MBR裝置的產(chǎn)水周期。任何情況下，出水量不得大于設(shè)計產(chǎn)水量。
6.處理效果
試運行后，對中水回用裝置的進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測，其長時間的運行及監(jiān)測結(jié)果分別如表2及表3所示：
表2 運行結(jié)果
Table 2 operating results
| 項目 | 處理前 | 處理后 | 去除率 |
| CODcr(mg/L) | 80~100 | 15~40 | ≥94.4% |
| BOD5(mg/L) | 5~25 | 5~10 | ≥97.6% |
| SS(mg/L) | 6~22 | 2~10 | ≥98.6% |
表3 監(jiān)測結(jié)果
Table 3 monitoring results
| 項目 | pH | SS | CODcr | BOD5 | 動植物油 |
| 處理前 | 7.83 | 61 | 84 | 22 | 2.1 |
| 處理后 | 7.5 | 13 | 38 | 9 | 0.7 |
| 去除率% | —— | 98.8 | 94.7 | 97.9 | 99.8 |
結(jié)果表明，出水達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，CODcr和BOD5的去除率可分別高達(dá)94.4%和97.6%。
7.結(jié)論
經(jīng)過試運行后，對中水回用裝置的進(jìn)、出水水質(zhì)進(jìn)行了監(jiān)測，從長時間的監(jiān)測結(jié)果看，出水水質(zhì)良好，懸浮物和濁度接近零，出水符合三級處理標(biāo)準(zhǔn)，可直接回用，實現(xiàn)了屠宰廢水的資源化。
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作者簡介：肖麗光（1982- ）漢，碩士，主要從事污水處理及其資源化的研究。撫順礦業(yè)集團(tuán)工程技術(shù)研究中心
E-mail:xiaoliguang1982526@126.com
※張洪林，遼寧石油化工大學(xué)教授。研究領(lǐng)域：“三廢”治理及資源化。
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